Από'το'προηγούμενο'μάθημα... Ακουστική)και)Ψυχοακουστική Τί'είναι'ήχος; " Η'μεταδιδόμενη'μέσω'του'αέρα'υπερMπίεση'ή'υποMπίεση'που'παράγεται' από'μια'ηχητική'πηγή Ο'ήχος'είναι'ένα'κύμα Διάλεξη'3:' Μέτρηση'του'Ήχου ' Φλώρος'Ανδρέας Επίκουρος'Καθηγητής Από'το'προηγούμενο'μάθημα... Από'το'προηγούμενο'μάθημα... Παραγωγή'M'διάδοση'ηχητικού'κύματος πηγή:)isvr Ακουστική'πίεση'(p) " H'υπερπίεση'ή'υποπίεση'(σε'σχέση'με'την'ατμοσφαιρική'πίεση)'που' δημιουργείται'κατά'τη'διάδοση'του'ηχητικού'κύματος Πλάτος'της'πίεσης:'Η'μέγιστη'διαφορά'της'στιγμιαίας'πίεσης'από' την'ατμοσφαιρική'πίεση " Μονάδα'μέτρησης'το'Pascal'(N/m 2 ) " 1'bar'='10 5 'Pa'='1'ατμόσφαιρα'~'10'm'στήλης'νερού Ηχητική'ένταση'(I) " Διανυσματικό'μέγεθος " Εκφράζει'την'ενέργεια'(ισχύ)'ανά'μονάδα'επιφανείας Μονάδα'μέτρησης'W/m 2
Ηχητική'πίεση'M'Ορισμός Ηχητική'πίεση'M'αντίληψη Πώς'παράγεται'ο'ήχος Πώς'παράγεται'ο'ήχος'(2) Μονοπολική'ηχητική'πηγή Διπολική'ηχητική'πηγή
Πώς'παράγεται'ο'ήχος'(3) Ποσοτικά'χαρακτηριστικά'ηχητικών'πηγών Τετραπολική'ηχητική'πηγή Σε'κάθε'περίπτωση,'βασικό'χαρακτηριστικό'μίας'ηχητικής'πηγής' είναι'η'ακουστική'ισχύς'της'(w) Μονάδα'μέτρησης'το'Wal' Κατ αναλογία... Ηχητική πηγή Θερμαντική πηγή Πώς'διαδίδεται'ο'ήχος; Σχέση'έντασης'&'ηχητικής'πίεσης'(ανοιχτό'πεδίο) Ελεύθερο' πεδίο'(free' field) Πεδίο'διάχυσης' (diffuse'field)
Δυναμική'περιοχή'ανθρώπινης'ακοής Το'σύστημα'decibel'M'γιατί'χρησιμοποιείται; Στην'ακουστική'οι'μονάδες'που'χρησιμοποιούμε'είναι'λογαριθμικές Μεγάλο'εύρος'τιμών' Π.χ.'Η'ηχητική'πίεση'από'20μPa'έως'10 8 Pa O'άνθρωπος'αντιλαμβάνεται'τον'ήχο'«λογαριθμικά» R = klogs όπου' R'η'αλλαγή'της'υποκειμενικής'αντίληψης S'η'σχετική'μεταβολή'του'ερεθίσματος'που'την'προκαλεί k'μια'σταθερά' Ψυχοφυσικός Νόμος των Weber - Fechner Το'σύστημα'decibel'M'ορισμοί Το'σύστημα'decibel'M'ηχητικές'στάθμες Μονάδα'bel:'ο'λογάριθμος'μιας'αδιάστατης'ποσότητας Στάθμη'ηχητικής'πίεση'(Sound'Pressure'Level' 'SPL'ή'L p ) k 1,'k ref 'τιμές'με'ίδιες'μονάδες Μονάδα'decibel'(dB):'το'δέκατο'της'μονάδας'bel Στάθμη'έντασης'ήχου'(Intensity'Level' 'IL'ή'L I ) Σχετική'μέτρηση'μεγεθών Στάθμη'ισχύος'ήχου'(PoWer'Level' 'PWL'ή'L W )
Σύγκριση'ηχητικής'πίεσης'&'στάθμης'πίεσης Τα'όρια'της'ανθρώπινης'ακοής Το'σύστημα'decibel'M'σύνοψη'μεγεθών Παράδειγμα:'ενισχυτής'τάσης Είσοδος:'10mV Έξοδος:'2V Ποιό'είναι'το'κέρδος'τάσης'σε'dB? G'='20log(V out /V in )'='46dB Διπλασιασμός'τάσης'M>'+6dB Διπλασιασμός'ισχύος'M>'+3dB
Χρήση'μεγεθών Άσκηση'1 Σημειακή'ηχητική'πηγή'στο'ελεύθερο'πεδίο'παράγει' 0.01Wal.'Ποιά'η'στάθμη'ηχητικής'πίεσης'σε' απόσταση'1.5'μέτρου; Άσκηση'2 Παράδειγμα:'η'μηχανή'του'γκαζον Ομιλητής'(σφαιρική'πηγή)'παράγει'ήχο'ισχύος' 0.001W'που'φθάνει'σε'μικρόφωνο'σε'απόσταση'2' μέτρων.'στον'ίδιο'χώρο'λειτουργεί'κι'ένα'σύστημα' εξαερισμού'(σφαιρική'πηγή)'ισχύος'0.0005w. Προσδιορίστε'την'ηχητική'στάθμη'στη'θέση'του' μικροφώνου'μόνο'από'τον'ομιλητή Υπολογίστε'την'ελάχιστη'απόσταση'που'πρέπει'να' τοποθετηθεί'το'σύστημα'εξαερισμού'ώστε'στη'θέση' του'μικροφώνου'να'υπάρχει'διαφορά'στάθμης'20db' μεταξύ'των'δύο'ηχητικών'πηγών
Παράδειγμα:'αντίληψη'ηχοστάθμης Εναλλακτικοί'τρόποι'υπολογισμού'ηχοστάθμης Η)στάθμη)μειώνεται) σταδιακά)κατά)3)db Η)στάθμη)μειώνεται) σταδιακά)κατά)1)db Χρήση'διαγράμματος )Χρόνος Χρόνος Παράδειγμα:'δύο'ηχητικές'πηγές Πρόσθεση'πολλαπλών'ηχητικών'πηγών Πολλαπλές'ηχητικές'πηγές Χωρίς'συσχέτιση'(ασυσχέτιστες) Επειδή Γιατί; Τότε
Πρόσθεση'πολλαπλών'ηχητικών'πηγών'(2) Πρόσθεση'πολλαπλών'ηχητικών'πηγών'(3) Γιατί'οι'ηχητικές'πηγές'πρέπει'να'είναι'ασυσχέτιστες; " Παράδειγμα:'συσχετισμένες'ηχητικές'πηγές Ασυσχέτιστες'ηχητικές'πηγές Άσκηση'3 Δύο ηχητικές πηγές εκπέμπουν ηχητικά κύματα διαφορετικής συχνότητας. Αν η στάθμη ηχητικής πίεσης σε μία συγκεκριμένη θέση του πεδίου είναι 75 και 80 db-spl αντίστοιχα, βρείτε τη συνολική στάθμη ηχητικής πίεσης εξαιτίας των δύο πηγών. Συστήματα)μέτρησης)ηχητικού)σήματος)και) θορύβου
Ορισμός'του'θορύβου Κατηγορίες'θορύβου Σύμφωνα'με'τον'ΕΛΟΤ'263.1 " «Θόρυβος'ονομάζεται'κάθε'απεριοδικός'σύνθετος'ήχος'που'η'στιγμιαία' τιμή'του'αυξομειώνεται'με'τυχαίο'τρόπο» " «Θόρυβος'ονομάζεται'κάθε'δυσάρεστος'ή'ανεπιθύμητος'ήχος» Θόρυβος'περιβάλλοντος'(ambient'noise) " «Ο'θόρυβος'που'εκπέμπεται'από'συγκεκριμένες'πηγές'που'δεν'μας' ενδιαφέρουν'κατά'τη'στιγμή'της'μέτρησης» " Παράδειγμα:'ο'θόρυβος'ενός'κλιματιστικού'σε'μια'αίθουσα'διδασκαλίας Θόρυβος'βάθους'(background'noise) " «Ο'θόρυβος'που'εκπέμπεται'από'όλες'τις'πηγές'που'βρίσκονται'στο' περιβάλλον'και'δεν'μας'ενδιαφέρουν» Σύμφωνα'με'τον'ΕΛΟΤ'(263.1) " Σταθερός)θόρυβος:'παρουσιάζει'αμελητέες'διακυμάνσεις'κατά'τη'διάρκεια' της'μέτρησης " Μεταβλητός)θόρυβος:'ο'θόρυβος'που'δεν'είναι'σταθερός " Κυμαινόμενος)θόρυβος:'η'στάθμη'του'αλλάζει'συνεχώς'σε'σημαντικό' βαθμό'κατά'τη'διάρκεια'της'μέτρησης/παρατήρησης Μέτρηση'θορύβου Συστήματα'μέτρησης'ηχητικής'πίεσης Η'μέτρηση'της'στιγμιαίας'ηχητικής'στάθμης'δεν'είναι'ακριβής Ειδικά'για'κυμαινόμενο'θόρυβο Μέτρηση'ισοδύναμης'στάθμης'θορύβου'(dB)
Συστήματα'μέτρησης'ηχητικής'πίεσης'(2) Συστήματα'μέτρησης'ηχητικής'πίεσης'(3) Τυπικές'προδιαγραφές'εξοπλισμού " Meets'IEC651,'ANSI'1.4'Type'2'Standards " Accuracy:'±'1.5dB " Resoluöon:'0.1dB " Frequency:'31.5HZ'~'8KHZ " Display:'Large'0.65 'LCD'with'Back'Light " A'&'C'Frequency'Weighöng " Sound'Meter'Range:'30'to'130'dB(A),'30'to'130'dB(C) " Fast'and'Slow'Time'Weighöng Συστήματα'μέτρησης'ηχητικής'πίεσης'(4) Ζυγισμένη'μέτρηση'θορύβου IEC'Internaöonal'Standard'651' Sound'Level'Meters " Ορίζει'4'«κλάσεις»'ακρίβειας'M'ανοχής Type'0:'precision'laboratory'use Type'1:'general'purpose Type'2:'low'price Type'3:'not'used'in'pracöce'(too'wide'tolerances) Πολλές'φορές'μας'ενδιαφέρει'η'μέτρηση'της'καταληπτότητας'του'θορύβου'από' τον'άνθρωπο M Καμπύλες'ίσης'ακουστότητας'(phon) M Δύσκολη'υλοποίηση Ζύγιση'των'μετρούμενων'τιμών'πίεσης'με'καμπύλες Φίλτρα'Α,'Β,'C,'D M Π.χ.'Μέτρηση'σε'dB(A) Φίλτρο'Α M Για'μεσαίες'εντάσεις Φίλτρο'B,'C M Για'υψηλές'εντάσεις
Ζυγισμένη'μέτρηση'θορύβου'(2) Ζυγισμένη'μέτρηση'θορύβου'(3) Ο'θόρυβος'στην'καθημερινή'ζωή ΤΕΛΟΣ (για σήμερα...)
Ανδρέας)Φλώρος floros@ionio.gr hlp://www.ionio.gr/~floros